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电池片焊接不良分析及对策

文章出处:admin 人气:发表时间:2017-07-01 09:28

太阳能电池是一种清洁高效的新能源,目前在国内外已得到大力发展和推广。在电池片进行焊接过程中,经常会出现焊接不上或焊接不牢固等缺陷,本文就焊接过程中出现的焊接缺陷进行分析,并提出几种解决对策,以提高太阳能电池片焊接的可靠性。
 
引言
 
  光伏太阳能电池的焊接,不管是单焊还是串焊,目前国内大都是纯手工实现的,由于受作业人员的熟练程度、焊接材料、焊接条件等方面的影响,手工焊接时,往往会出现焊接困难、虚焊、堆锡、焊接不牢固等焊接缺陷。焊接缺陷一方面影响太阳能电池的外观,另一方面影响电池的电学性能,因此,焊接质量的高低很大程度上决定了光伏组件的质量优劣。在焊接过程中,必须严格按规范操作,焊接出高质量的电池片及电池串。本文主要就电池片单焊过程中出现的典型焊接缺陷进行分析,并提出一些有效的解决措施。对于电池片串焊,由于其焊接材料、工具、工艺等与单焊一致,可能出现的焊接缺陷及解决措施也与单焊相似,本文不再赘述。
 
1
 
电池片单焊焊接工艺介绍
 
  电池片焊接要求待焊电池片完整、无碎片、无划痕,电池片表面清洁干净,焊锡条要均匀地焊接在电池片主栅线内,电池焊接后要求焊锡条平直、光滑、牢固,用手沿45°左右提拉焊带不脱落。
 
  1.1焊前准备
 
  1)预热电烙铁。用测温仪对电烙铁实际温度进行测量,看实测温度是否与显示温度一致,若存在较大差异,需进行修正,且每隔4h检查一次。
 
  2)浸泡焊带。在一个清洁干净的玻璃器皿中倒入适量助焊剂,将要使用的焊带在助焊剂中浸泡清洗,8~10m后,用镊子将焊带取出,放在干净的器皿中铺开晾干,5m后即可用于焊接。
 
1.2焊接过程
 
  焊接时,左手带上聚酯绝缘手指套,右手带上防静电涤纶布手套,左手轻按焊带左端约1/3~2/3位置处,将其平放在电池片主栅线上,且完全覆盖住主栅线,焊带的左端与电池片第一条细栅线对齐。右手拿电烙铁,从右至左用力均匀地沿焊带轻轻压焊。焊接时,烙铁头的起始点应在距电池右边边缘0.5mm处,且烙铁头的平面应始终紧贴焊带。焊接结束,当烙铁头离开电池片时,轻提烙铁头,并快速离开电池片,以防烙铁头停留时间过长,造成电池片碎片。对于标准的125型电池片,典型焊接时间为每片3~5s[2]。
 
  1.3焊后检查
 
  ①焊后电池片表面光滑明亮,无锡珠,无毛刺,无虚焊、脱焊和过焊情况出现。②电池片无碎裂、缺角和缺块现象出现,焊后无残留助焊剂成分。③焊带要均匀、平直地铺展在主栅线内,焊带与主栅线的错位应小于0.5mm。④焊带与电池片之间具有一定的机械强度,沿45°方向轻拉焊带不脱落。
 
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焊接缺陷及解决对策
 
  电池片在焊接过程中,由于材料、焊接条件、人为因素等方面的原因,经常会出现焊接不上、焊后脱落等不良焊接缺陷,这些缺陷会严重影响电池片的电学性能和光电转换效率,因此必须采取有效措施杜绝这些现象发生。下面将焊接时易出现的一些典型缺陷进行介绍和分析,并提出有效的解决措施。
 
  2.1焊带无法焊接在电池片上
 
  在电池片单焊环节,多次出现焊带无法焊接在电池片上的问题,经过反复分析及试验,发现可能的原因主要有以下几点,现将可能的原因及解决对策进行简要阐述。
 
  2.1.1电池片栅线受潮氧化
 
  1)原因。电池片正面主栅线材料主要成分是金属银(Ag),为增加其可焊性,Ag表面都有一层焊锡材料,在电池片的存放过程中,如果密封条件不好,可能会导致栅线表面的焊锡会被氧化,最终使得焊锡失效,从而无法完成和焊带的焊接。
 
  2)解决措施。此问题主要是由于电池片密封不良所致,因此,在实际中需要采取措施,保证电池片的密封环境;同时,电池片存放时,一定要放在干燥通风的环境,切勿放置于潮湿的环境中;除此之外,拆封后的电池片,尽量在当天完成焊接,避免长时间存放。
 
  2.1.2焊带浸泡时间过短
 
  1)原因。焊带由于长时间存放,受潮湿空气的影响,表面的焊锡有可能受到氧化而变质。因此,使用前,需用助焊剂进行清洗,以去除表面的污染物及氧化层。典型的浸泡时间为5~8m,浸泡后将焊带铺平晾干,约5m后即可使用。
 
  2)解决措施。若确定焊接不上是由浸泡时间不充分引起的,则焊带在浸泡时,可以延长浸泡时间到10分钟以上,同时,在浸泡时,可用干净的镊子不断的搅动,增加清洗效果。
 
  2.1.3助焊剂不符规范要求或失效
 
  1)原因。焊带浸泡时,应选用乙醇纯度在98%以上的免清洗的助焊剂,乙醇纯度较低,可能含有别的杂质存在,会影响清洗效果;同时,助焊剂应存放于阴凉干燥的环境中,避免太阳暴晒;应存放在温度为-25℃~18℃、湿度为74%~85%的环境中;助焊剂开封后,超过3个月以上,也会引起失效。
 
  2)解决对策。若发现是助焊剂的原因导致焊带无法焊接,则需更换助焊剂,重新对焊带进行浸泡处理。
 
  2.1.4电烙铁及垫板加热温度设置过低
 
  1)原因。进行电池片焊接时,所采用的电烙铁一般选取功率为75W以上太阳能电池专用电烙铁,电烙铁温度根据电池片的类型,一般设置在350℃~380℃,垫板温度设置在45℃~50℃。如果焊接不上,可能是由于电烙铁或加热垫板温度过低。
 
  2)解决对策。适当调高电烙铁及加热垫板的温度。进行温度调高的时候,电烙铁每次调高5℃,待温度升高到设定值,再进行焊接,若还是不能有效地焊接,则再调高5℃,最高可将温度调高到400℃。若还是无法进行有效焊接,则用测温仪对电烙铁实际温度进行测试,看实测温度是否与设定温度一致,若不一致,则可认为电烙铁故障,更换电烙铁。
 
  2.2漏焊
 
  电池片焊接结束后,会发现局部地方焊带未焊接上,从而导致电池片的光电转换效率下降,形成漏焊的原因主要有以下几个方面:
 
  1)焊接速度过快。对于单晶硅电池片,典型的焊接速度为2~3mm/s,若烙铁头滑过焊带速度过快,可能导致焊带表面局部地方的焊锡还未充分熔化,焊带就无法与电池片表面的栅线焊接在一起。
 
  2)焊带局部区域受到污染。焊带使用前,通过助焊剂浸泡,以去除焊带表面的污染物及杂质。但也有可能焊带局部地方受到污染更严重,在相同的浸泡时间里,表面污物可能还未完全去除,这也影响后续的焊接,从而形成漏焊。
 
  3)烙铁温度不稳定。焊接前,首先将电烙铁温度设置于合适的温度下,并用测温仪进行实测。在焊接过程中,可能由于烙铁本身的故障,引起温度变化起伏,这样,在烙铁头滑过焊带的过程中,可能局部地方由于烙铁头温度降低,而无法熔化焊带,这样也会形成漏焊。
 
  若漏焊是由上述几种原因造成的,则可通过如下措施进行解决:
 
  1)降低焊接速度,使得整个焊带完全熔化,以保证电池片栅线任何地方都与焊带形成完全焊接。
 
  2)对于局部污物未去除而影响焊接的焊带,在焊接时,可用海绵沾上助焊剂进行局部擦拭,待助焊剂挥发后再进行焊接。
 
  3)若是电烙铁温度不稳定的缘故,则需更换电烙铁。
 
 2.3焊后易脱落
 
  电池片焊接完毕后,要求焊带与电池片主栅线应焊接牢固,用手沿45°提拉焊带,不脱落。但实际中,焊接完毕后,用手轻提焊带,焊带就会脱落。造成此现象主要有以下几方面的原因[3]:
 
  1)焊接速度过快。焊接时,如果烙铁头滑过焊带速度过快,也会引起焊带融化不完全,这样也会影响焊带与电池片栅线的焊接效果,引起焊带脱落。
 
  2)烙铁头压力过小。烙铁头滑过焊带时,需要往焊带上施加一定的压力,以促进焊带与电池片栅线之间的结合,压力过小,会导致焊带与栅线之间的结合力不足,引起脱落;反之,压力过大,会使得电池片碎裂。因此,在焊接过程中,一定要控制电烙铁往下施加的压力。
 
  若焊带易脱落是由以上几个方面的原因造成的,则可通过下几个方式进行解决:
 
  1)降低焊接速度。烙铁头缓慢滑过焊带,可使得焊带与栅线表面助焊剂充分熔化,同样可以提高焊带与栅线之间的焊接强度。
 
  2)增加焊接压力。焊接时,适当增加烙铁头施加在焊带上的压力,以提高焊带与电池片栅线之间的结合能力,从而提高焊接效果。
 
  除此之外,焊后易脱落,也有可能是由于电烙铁或加热垫板温度不够所导致。其产生原因及解决对策,与上述中关于焊带无法焊接到电池片上相似,此处不再赘述。
 
3
 
结束语
 
  电池片焊接不良是由很多原因造成的,有材料、环境的因素,也有人为的因素。其中,材料本身的影响因素是最大的,但是材料的性能很大程度又受环境影响。所以,为保证焊接质量,减少焊接缺陷,焊接材料需按要求严格存放。焊带、电池片、助焊剂等材料,一定要存放在干燥、常温、密闭的环境中,避免受潮和氧化。同时,在焊接过程中,严格按照规范操作,正确设置烙铁及加热垫板温度,控制好焊接速度和压力,这样,就能顺利完成电池片的焊接工艺。

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